중성자 산란 기술 - 리튬 이온 배터리

전문가 제언

○ 중성자 산란 및 회절 기술은 다음과 같은 유익한 특성을 갖는다.

 

？ 1) 열중성자의 고 침투성: 완성된 장치의 비파괴 검사는 이 특성을 통해 가능하다; 2) 경량 원소(예: 수소, 리튬)의 위치를 파악하는 특성; 3) 위상 대비(phase contrast): 이 특성은 특정 동위원소를 식별하고 X-선 흡수 대비(absorption contrast)를 보완한다; 4) 중성자는 전자 대신에 핵과 상호작용: 이 특성으로 정확한 구조 인자(structure factor)가 광범위한 회절 각도에 걸쳐 측정될 수 있다.

 

○ 중성자 기술(즉, 공간-분해되는 중성자 분말 회절 기술 및 단일 파장 중성자 빔을 사용한 중성자 토모그래피 이미징(컴퓨터 단층촬영화) 기술)은 비파괴적으로 작동 상태에서(in operando) 산업용 시스템의 거동 평가 및 거동 리스크 최소화에 활용될 수 있다. 덧붙여, 물질의 결정 구조, 자성 물질의 구조 등을 파악하기 위해 중성자 산란이 활용된다.

 

？ 예컨대, 리튬-이온 배터리 시스템은 중성자 기술을 통해 획득된 살아있는 정보를 바탕으로 시스템 이상성을 증가 방향(예: 저비용, 경량화, 고에너지밀도, 고출력 등)으로 진화될 수 있다.

 

○ 국내 현황 및 향후 연구 개발 동향 : 리튬-이온 배터리에 적용된 공간-분해되는 중성자 분말 회절 기술 및 단일 파장 중성자 빔을 사용한 중성자 토모그래피 이미징 기술과 관련하여, 국내에서 아직 연구가 알려진 바 없다. 그러나 분말 중성자 회절 기술과 관련하여, 국내에서 2013년에 고려대학교에서는 다강체(Multiferroics) 물질 MnWO4에 대한 니켈 도핑의 효과를 자성 구조 인자(스핀에 의한 자기)를 통해 파악하기 위해 분말 중성자 산란 기법을 적용하였다. 중성자 빔 파장 측정 시 단일 파장 중성자 빔 발생기로는 게르마늄 모노크로매토가 사용되었다.

 

？ 2013년에 충남대학교에서는 리튬-이온 배터리용 실리콘 합금 음극 소재의 결정 유형을 파악하기 위해 분말 중성자 회절 기술을 적용하였다. 향후에는 중성자 분말 회절과 중성자 이미징이 결합된 중성자 기술이 구조 분석 및 거동 평가에 활용되어야 한다.

저자

Senyshyn A et al.

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

에너지

연도

2014

권(호)

245()

잡지명

Journal of Power Sources

과학기술
표준분류

에너지

페이지

678~683

분석자

김*호

분석물

• 중성자 산란기술 - 리튬이온 배터리.pdf [337,596 byte]

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